Электротранспорт и его перспективы.

Цитата: Пенсионэр от 03.01.2024 23:19:56Всё прекрасно. Почему при расчётах общего КПД не упоминается КПД генератора и КПД заряда? Без этого всё это выглядит или пристрастно или технически неграмотно.

Уже на стадии от розетки до колеса электромобиль уже не выгоден для кармана, как некоторые зелёные апологеты нас уверяют, а уж от генератора...

Цитата: Senya от 03.01.2024 21:54:05А за батареи я ничуть не спорил. Я за IGBT транзисторы обиделсо 

А что с IGBT ? Там просто всё .На выходе биполярный транзистор .  Падение напряжения на коллектор эмиттер (а это как раз потери) трудно уменьшить . Поэтому делается ход конём - они всё более и более становятся высоковольтнее . За счёт этого , и повышается эффективность в промышленности (но трудно представить киловольты в электромобиле). Это MOSFET-ы можно соединять параллельно , уменьшая сопротивление канала насколько фантазии хватит (потери на затворах увеличатся , конечно , но не пропорционально).

Цитата: Senya от 04.01.2024 14:29:59Нет на них 30% потерь. И даже 10% нет. 

Конечно нет ...Да и не может столько ..Но речь зашла про 5% (что тоже очень много на высоком напряжении  и на десятках - сотнях киловатт в промке)) ... Вы-же обиделись , и вступились за IGBT.   .... А те-же частотники ....стандартные . Ну например система вентиляции . 380В . Три фазы . Схема проста - трёхфазный выпрямитель , 6 диодов работает на конденсатор  , примерно 540 вольт .(Вот здесь есть где поработать , с диодами .На них большие потери) . Далее постоянка с конденсатора .Через   IGBT  генерируется нужная частота на трёхфазный двигатель . Напряжение - выше не поднимешь ..Вот и приходится довольствоваться тем , что есть . Но вообще-то здесь про электротранспорт (даже не про электромобили , про которые все считали  ) . Там сотни вольт всего .  Не киловольты . Киловольты - да , на подстанциях используются .
PS А про IGBT... Там ведь до таких ухищрений доходит , что пластины закладывают в реакторы (для повышения пробивных напряжений ).... "чё-то там нейтроны шалят... то-ли лишние примеси  выбивают , дефекты кристаллической решётки нормализуют...то-ли ещё  что-то похожее ". Не в активную зону , конечно .. Есть специальные камеры ... Туда "суют всё , что попадается под руку , для облучения" .
PPS  Наврал я всё про нейтроны ...(давно читал , подзабыл ) .Там не нейтронами а протонами .
Исходный монокристаллический FZ NTD-кремний — как у NPT-структур — (FZ NTD — Float Zone Neutron Trans multation Doped) монокристаллический бездефектный кремний, выращенный бестигельной зонной плавкой и модифицированный до требуемого сопротивления радиационным облучением методом изотопной трансформации Si30 в P31. (Это   у IR . Не знаю всех новшеств ).

Цитата: Superwad от 04.01.2024 07:47:05

ЦитатаLi-Ion аккумуляторная батарея состоит из десяти отсеков по восемь ячеек. Емкость — 12 кВт-ч, напряжение — 300 В, принудительно охлаждается кондиционером. Предусмотрены режимы активной зарядки на ходу (On-The-Go, включается кнопкой Charge) и сохранения энергии (кнопка Save). Батарея герметична и ремонтопригодна. Гарантия, как и на все электрокомпоненты, — пять лет или 100 000 км пробега

Это к вопросу охлаждения ТН. Охлаждается и ещё как.

А у меня на Приусе 6,5 кВт*ч и 200 Вольт. И никакого ТН нету. Потому что NiMH - до +60 градусов Цельсия чувствуют себя вполне прилично :)

У "классических" Li-Ion (LiCoO2) очень низкая максимальная рабочая температура - порядка +45 градусов Цельсия. У Li-Ti, вроде как, до +60. А у LiFePO4 - вообще до +65, а у некоторых моделей и до +75.

То есть проблема - в конкретном виде аккумуляторов и желании напихать побольше энергии (всё же плотность энергии у LiCoO2 повыше, чем у LiFePO4). Но если не устраивать извращений в стиле спорт-каров (на память сразу приходит Порше с его радиаторами охлаждения ДВС под днищем авто) - то всё прекрасно решается правильным выбором батареи. Это я ещё не вспоминаю про ZEBRA, которую наоборот, специально разогревать приходится.


PS: Про расход по трассе - от массы авто не особо зависит, больше всё же от скорости и площади поперечного сечения. У дизельных фур гружёных расход топлива - порядка 30 л/100 км, а они десятки тонн тянут. При этом расход того же Туарега дизельного - порядка 10 л/100 км, а он явно не в три раза меньше тащит. Класс D от класса C по площади лба не особо сильно отличаются.

PPS: А инвертору - один чёрт, обычного радиатора с вентилятором для охлаждения достаточно. При любом типе аккумуляторов. И двигателям - тоже. Асинхронники ещё на ЗиУ-5 без всяких ТН прекрасно охлаждались и работали. Работали много и тяжело.

Цитата: basilevs от 05.01.2024 12:30:15А у меня на Приусе 6,5 кВт*ч и 200 Вольт. И никакого ТН нету. Потому что NiMH - до +60 градусов Цельсия чувствуют себя вполне прилично :)

У "классических" Li-Ion (LiCoO2) очень низкая максимальная рабочая температура - порядка +45 градусов Цельсия. У Li-Ti, вроде как, до +60. А у LiFePO4 - вообще до +65, а у некоторых моделей и до +75.

Сколько емкость вашей батареи и сколько зарядный ток? Там мелочь, которая спокойно рассеивается на обычном воздушном радиаторе. Ниссан Диф спокойно обходится воздушним пассивным охлаждением. Но это клоп класса пробки гонять - это в магазин за хлебом ездить, не более.

Цитата: basilevs от 05.01.2024 12:30:15То есть проблема - в конкретном виде аккумуляторов и желании напихать побольше энергии (всё же плотность энергии у LiCoO2 повыше, чем у LiFePO4). Но если не устраивать извращений в стиле спорт-каров (на память сразу приходит Порше с его радиаторами охлаждения ДВС под днищем авто) - то всё прекрасно решается правильным выбором батареи. Это я ещё не вспоминаю про ZEBRA, которую наоборот, специально разогревать приходится.

Да всё просто. Имеем 150 кВт входящей мощности с колонки, 5 % резистивные потери на батарее, итого получаем 7,5 кВт выделяемого тепла. Чем отводить будем? А это не самая на сегодня большая мощность колонки, уже есть и по мощнее:
240 кВт - 12 кВт тепла
350 кВт - 17,5 кВт тепла,
а тут Тесла уже про мегаватт зарядки речь идёт, а это уже 50 кВт тепла нужно отводить. 

Цитата: basilevs от 05.01.2024 12:30:15PS: Про расход по трассе - от массы авто не особо зависит, больше всё же от скорости и площади поперечного сечения. У дизельных фур гружёных расход топлива - порядка 30 л/100 км, а они десятки тонн тянут. При этом расход того же Туарега дизельного - порядка 10 л/100 км, а он явно не в три раза меньше тащит. Класс D от класса C по площади лба не особо сильно отличаются.

PPS: А инвертору - один чёрт, обычного радиатора с вентилятором для охлаждения достаточно. При любом типе аккумуляторов. И двигателям - тоже. Асинхронники ещё на ЗиУ-5 без всяких ТН прекрасно охлаждались и работали. Работали много и тяжело.

Я писал расход топлива со своего авто. И его вес, а если учесть не самый лучший С_х, то очень даже сравнительно получается. На прямой трассе у меня 4-4,5 л/100 км с 4 чел. на борту на скорости 100-120 км/ч. Воронеж-Ростов-на-Дону с кондиционером полной загрузкой 4,7-4,9 л/100 км, скорость 130- 110 км/ч.

Испытания электромобилей в реальных условиях

Ничего лучшего на сегодня информации об реальных данных испытания электромобиля в реальных условиях высокоточной лабораторной измерительной аппаратурой я не нашёл., а так имеем


Зарядка/разрядка батареи - потери 15 %,
Охлаждение /отопление (скорее всего это работа ТН) -15 %
Потери инвертора - 2 %
Другая нагрузка - 8 % (освещение, магнитолы и пр.)
А на моторе еще имеем 7 % потерь в виде магнитных и тепловых потерь.
Итого на потери идёт аккурат 40 % электричества, которое оплачивается из своего кармана.
Только тут нет ещё одной хитрой цифирки - потери на инверторе при преобразовании из переменки в постоянку на колонке (или на внешнем/встроенном инвенторе). А там владельцы спокойно закладывают разницу в 18 % между тарифом зарядки медленной и быстрой (по крайне мере у нас в РБ так - быстрая 49 коп/кВт*ч, медленная 40 коп/кВт*ч.

Цитата: Superwad от 05.01.2024 15:06:24Только тут нет ещё одной хитрой цифирки - потери на инверторе при преобразовании из переменки в постоянку на колонке (или на внешнем/встроенном инвенторе).

А с чего бы выпрямление много кушало? Прямой переход 0,6 вольта для кремниевых диодов, при 380 действующего вообще ни о чём.

Цитата: Superwad от 05.01.2024 15:06:24А там владельцы спокойно закладывают разницу в 18 % между тарифом зарядки медленной и быстрой (по крайне мере у нас в РБ так - быстрая 49 коп/кВт*ч, медленная 40 коп/кВт*ч.

А вот тут возможно собака и порылась, резистивные потери растут как квадрат тока.

Цитата: Senya от 05.01.2024 16:43:27А с чего бы выпрямление много кушало? Прямой переход 0,6 вольта для кремниевых диодов, при 380 действующего вообще ни о чём.

Зануда On .... Два диода , впослед . И 380?  Но , не очень принципиально . Хотя там всякие реактивности-активности ещё ... Зануда Off .

Цитата: Superwad от 05.01.2024 14:44:58Сколько емкость вашей батареи и сколько зарядный ток? Там мелочь, которая спокойно рассеивается на обычном воздушном радиаторе. Ниссан Лиф спокойно обходится воздушным пассивным охлаждением. Но это клоп класса пробки гонять - это в магазин за хлебом ездить, не более.

Прекрасный пример, который говорит о том, что грамотно спроектированная батарея может жить на пассивном охлаждении. Если батарея спроектирована специально под электромобиле (как на Лифе), а не набрана из "пальчиков", как на Тесле - то и охлаждается она лучше.

Nissan Leaf обходится воздушным охлаждением потому, что специально под него спроектирована. Переход к бОльшим мощностям решается простым масштабированием - ставим радиаторы и вентиляторы побольше. Так же, как это решается на ДВС - где просто у TLC радиатор сильно больше, чем у Smart.

Цитата: Superwad от 05.01.2024 14:44:58Да всё просто. Имеем 150 кВт входящей мощности с колонки, 5 % резистивные потери на батарее, итого получаем 7,5 кВт выделяемого тепла. Чем отводить будем? А это не самая на сегодня большая мощность колонки, уже есть и по мощнее:
240 кВт - 12 кВт тепла
350 кВт - 17,5 кВт тепла,

Это лишь вопрос размера радиатора и скорости потока воздуха через него. Радиатор обычного ДВС рассеивает десятки киловатт - и ничего. Сколько рассеивается воздушным охлаждением на каком-нибудь АШ-62 - даже подумать страшно.

Цитата: Superwad от 05.01.2024 14:44:58Я писал расход топлива со своего авто. И его вес, а если учесть не самый лучший С_х, то очень даже сравнительно получается. На прямой трассе у меня 4-4,5 л/100 км с 4 чел. на борту на скорости 100-120 км/ч. Воронеж-Ростов-на-Дону с кондиционером полной загрузкой 4,7-4,9 л/100 км, скорость 130- 110 км/ч.

Считая теплоту сгорания дизеля за 50 МДж / л и КПД автомобильного дизеля 40% - получается 50 МДж/л * 4,5 л * 0,4 = 90 МДж / 100 км. На скорости 100 км/ч это 3600 секунд, 90 МДж / 3600 сек = 25 кВт.

То есть 25 кВт - это то, что потребно вашему авто, будь оно электромобилем, для движения со скоростью 100-120 км/ч по трассе.

Цитата: Superwad от 05.01.2024 15:06:24

Главные потери Well-to-wheel - они за пределами этой картинки. Возьмём за основу ТЭС - и сразу получаем, что в самом предельном и удивительном случае у нас КПД 60% только на самой генерации. А ещё 20% потерь в сетях - это как минимум. И уже получается, что Grid Energy, входящая энергия для данной картинки - это уже максимум (в самом идеальном случае) 0,6*0,8 = 48% от исходной теплоты сгорания топлива. А на самом деле - ещё меньше.

Собственно, поэтому я и считаю, что гибриды в плане топливной эффективности куда выше чистых электричек. Чистые электрички хороши только в двух случаях:
а) надо вынести всю срань от выбросов сгорания топлива подальше (но самой срани будет всё равно много)
б) электроэнергия вырабатывается не из сгорания углеродов - а из ГЭС/ВЭС/СЭС. Тогда - да, эффективная штука.


PS: Картинка хорошая, кстати.

Цитата: basilevs от 06.01.2024 00:55:51Главные потери Well-to-wheel - они за пределами этой картинки. Возьмём за основу ТЭС - и сразу получаем, что в самом предельном и удивительном случае у нас КПД 60% только на самой генерации. А ещё 20% потерь в сетях - это как минимум. И уже получается, что Grid Energy, входящая энергия для данной картинки - это уже максимум (в самом идеальном случае) 0,6*0,8 = 48% от исходной теплоты сгорания топлива. А на самом деле - ещё меньше.

Собственно, поэтому я и считаю, что гибриды в плане топливной эффективности куда выше чистых электричек. Чистые электрички хороши только в двух случаях:
а) надо вынести всю срань от выбросов сгорания топлива подальше (но самой срани будет всё равно много)
б) электроэнергия вырабатывается не из сгорания углеродов - а из ГЭС/ВЭС/СЭС. Тогда - да, эффективная штука.


PS: Картинка хорошая, кстати.

https://www.youtube.com/watch?v=XWpfbf7vVaE

Цитата: basilevs от 06.01.2024 00:48:36Переход к бОльшим мощностям решается простым масштабированием - ставим радиаторы и вентиляторы побольше.

Это совершенно не так, лимитирует коэффициент теплопередачи, т.к. максимальная температура поверхности радиатора ограничена допустимой температурой перехода. При определённой плотности отводимой мощности жидкостная система охлаждения становится легче воздушной.

Цитата: Senya от 05.01.2024 16:43:27А с чего бы выпрямление много кушало? Прямой переход 0,6 вольта для кремниевых диодов, при 380 действующего вообще ни о чём.

А вот тут возможно собака и порылась, резистивные потери растут как квадрат тока.

Без разницы на чём теряется, главное что эти потери приходится оплачивать со своего кармана!!! И их невозможно предотвратить, увы...

Цитата: basilevs от 06.01.2024 00:48:36Прекрасный пример, который говорит о том, что грамотно спроектированная батарея может жить на пассивном охлаждении. Если батарея спроектирована специально под электромобиле (как на Лифе), а не набрана из "пальчиков", как на Тесле - то и охлаждается она лучше.

Это пример того, что при масштабировании могут быть уже другие проблемы. И простыми пассивными способами их уже не решить. О чём и приводил пример выше.

Цитата: basilevs от 06.01.2024 00:48:36Это лишь вопрос размера радиатора и скорости потока воздуха через него. Радиатор обычного ДВС рассеивает десятки киловатт - и ничего. Сколько рассеивается воздушным охлаждением на каком-нибудь АШ-62 - даже подумать страшно.

Вообще-то это тепло выделяется при зарядке электромобиля на стоянке. Какие потоки воздуха??? Да ещё и на ограниченно площади теплосъёма, а ещё и нижняя сторона (а если есть зазор, то куда выводить горячий воздух из-под днища???

Цитата: basilevs от 06.01.2024 00:48:36Считая теплоту сгорания дизеля за 50 МДж / л и КПД автомобильного дизеля 40% - получается 50 МДж/л * 4,5 л * 0,4 = 90 МДж / 100 км. На скорости 100 км/ч это 3600 секунд, 90 МДж / 3600 сек = 25 кВт.

То есть 25 кВт - это то, что потребно вашему авто, будь оно электромобилем, для движения со скоростью 100-120 км/ч по трассе.

Я сравниваю два авто одинаковых потребительских качеств и не заморачиваюсь с пересчётом на эквивалент. Нет смысла в этом. Мой авто весит в снаряге 1880 кг, аналог чистый электромобиль - 2440 кг. Лишний вес тоже потребляет. Смотрел видео одного человека - на 130 км/ч электромобиль очень даже кушает более 30 кВт*ч/100 км (приблизительно моего класса авто).

Цитата: Superwad от 03.01.2024 22:14:03Я рассматривал не С класс, а D класс и приводил данные приблизительно одноклассников. Мой авто в снаряге 1880 кг, аналогичный электрик будет на 30 % тяжелее -2 440 кг. Лишний вес тоже нужно возить, электричество будет тратиться на каждый лишний килограмм. Так что в 25 легко можно вложиться в городе (я приводил данные по городу). На трассе мой авто на ровной дороге легко дает 4 л/100 км (на скорости 100-120 км/ч) с 5 людьми на борту.

 
что за авто? а то как только вы написали, что ваш авто на трассе легко дает 4 литра ... при массе 1880 кг и скорости 100-120 ...  
 
для примера ... BMW 520D ... 1620 кг пустой + водитель 100 кг (я лично) ... дает 4 литра только на ровном сухом автобане при равномерном прямолинейном движении при 100 км/час ... при плюсовой температуре ... проверял на прошлой неделе ... было +6°С ... 
 
как только 120 км/час, то поднимается до 5 литров ... чуть вверх-вниз ... до 5,5-6 литров ... средний по больнице 5,6 литра ... все это на темпомате/круизконтроле ... да, вокруг берлина все плоское ... высота над уровнем моря 25-30 метров ...
 
сегодня было -7°С ... на той же дорогое при 100 км/час 5,3 литра ... при 120 км/час - 6,2 литра ...

Цитата: Superwad от 03.01.2024 22:14:03Средняя мощность электрокара на сегодня составляет 193,7 кВт. Далее считаем - КПД электромотора 93 %, 7 % потери. Пусть 5 % будут резистивными потерями, а 2 магнитными. Получаем 193,7 - 5% - 9.6 кВт тепловой мощности нужно снимать с электромотора, причём как со статора, так и с ротора.

 
тапка в пол ... 10 кВт за 6 секунд = 17 Втч = 60 кДж ... энергия стехиометрического сгорания 1,5 грамма керосина ... легко аккумулируются структурными элементами двигателя ... и отдаются в окружающую среду ...

Цитата: Фёдор144 от 08.01.2024 18:43:03что за авто? а то как только вы написали, что ваш авто на трассе легко дает 4 литра ... при массе 1880 кг и скорости 100-120 ...  
 
для примера ... BMW 520D ... 1620 кг пустой + водитель 100 кг (я лично) ... дает 4 литра только на ровном сухом автобане при равномерном прямолинейном движении при 100 км/час ... при плюсовой температуре ... проверял на прошлой неделе ... было +6°С ... 
 
как только 120 км/час, то поднимается до 5 литров ... чуть вверх-вниз ... до 5,5-6 литров ... средний по больнице 5,6 литра ... все это на темпомате/круизконтроле ... да, вокруг берлина все плоское ... высота над уровнем моря 25-30 метров ...
 
сегодня было -7°С ... на той же дорогое при 100 км/час 5,3 литра ... при 120 км/час - 6,2 литра ...

1.5 DСi. Рено Дастер. Ещё раз посмотрите - указал расход на РОВНОЙ дороге, и да на круизе. По трассе М4 в России от Воронежа до Ростова-На-Дону средний расход составил с конциционером 4,7-4,9 л/100 км. Про ровную в одной плоскости дорогу там не приходится говорить. Ну и понимаете, что Сх у меня вообще далеко от прилизанных электромобилей...
А ещё вспоминаю 1.6D атмосферник 1 Джетта VW с коробкой 4+1 - после настройки и ремонтов капитальных - на трассе с 4+1 ребенок на скорости в 90 км/ч легко влезал в 4 л/100 км.

Цитата: Superwad от 09.01.2024 11:46:391.5 DСi. Рено Дастер.

Дастер 1.5 DCi в максимальной комплектации весит 1400 кг, а вовсе не 1880. У него максимальная допустимая полная масса меньше 2 тонн (1956 кг, если быть точным).

Дастер - отличная машина, спору нет. Мне он тоже нравится. Но авто длинной 4м34см (на 10 см длиннее ВАЗ-21099, на 10 см короче Vesta седан) - никакой не "класс D", тут самообольщаться не надо. Это небольшой компактный вседорожник (SUV), удачной конструкции.

Цитата: Superwad от 09.01.2024 11:46:391.5 DСi. Рено Дастер. Ещё раз посмотрите - указал расход на РОВНОЙ дороге, и да на круизе. По трассе М4 в России от Воронежа до Ростова-На-Дону средний расход составил с конциционером 4,7-4,9 л/100 км. Про ровную в одной плоскости дорогу там не приходится говорить. Ну и понимаете, что Сх у меня вообще далеко от прилизанных электромобилей...
А ещё вспоминаю 1.6D атмосферник 1 Джетта VW с коробкой 4+1 - после настройки и ремонтов капитальных - на трассе с 4+1 ребенок на скорости в 90 км/ч легко влезал в 4 л/100 км.

 
ауди Q8 е-tron 2,8 тонны ... при прямолинейном равномерном движении со скоростью 100 км/час потребляет (у меня) 14,2 кВтч ... 120 км/час - 15,5 кВтч ... 
 
при сжигании 4-х литров дизеля выделяется примерно 40 кВтч энергии ... умножаем на кпд 35-40% (при таком движении) и получаем те же 15-16 кВтч ...

Цитата: basilevs от 09.01.2024 12:00:59Дастер 1.5 DCi в максимальной комплектации весит 1400 кг, а вовсе не 1880. У него максимальная допустимая полная масса меньше 2 тонн (1956 кг, если быть точным).

Дастер - отличная машина, спору нет. Мне он тоже нравится. Но авто длинной 4м34см (на 10 см длиннее ВАЗ-21099, на 10 см короче Vesta седан) - никакой не "класс D", тут самообольщаться не надо. Это небольшой компактный вседорожник (SUV), удачной конструкции.

У меня в техпаспорте указано - снаряженный вес - 1880 кг, класс авто SUV.